Исполнитель алгоритмов – человек
Информация - Компьютеры, программирование
Другие материалы по предмету Компьютеры, программирование
?а таком принципе основывается задание номера телефона некоторых служб: 03 третья по важности служба, 911 номер, о котором часто рассказывали родители на случай чрезвычайной ситуации.
В живом организме, в отличие от автомата, машины, передача, хранение или обработка информации, в конечном счёте, происходит с помощью химических (биохимических) реакций. Сообщениями, передающими информацию, служат при этом молекулярные системы.
Пример. Белок - фермент, являющийся катализатором определенной биохимической реакции, есть преобразователь сигнала, превращающий одни сигнальные молекулы в другие. Любой организм живет за счет химических балансовых реакций, разностей концентрации химических веществ. Основа живого - белок, он синтезируется из аминокислот, молекул вида (рис. 5):
Н
H2N С COOH
R
Рис. 5. Молекула белка
где R - различные радикалы. Белковая цепь - некоторое слово (состояние) в алфавите, состоящем из 20 аминокислот (букв). Память человека или мозг человека имеет возможность запоминать за счёт обмена веществ, метаболизма (анаболизма).
Обмен информацией между нейронами (на биохимическом уровне) осуществляется с помощью нейромедиаторов специальных веществ, активизирующих другие нейроны через синапсы (зоны контакта нейронов). Когда нейромедиаторы воздействуют на рецепторы нейрона, внутри него активизируются белковые структуры и происходит переработка информации.
Пример. Для срабатывания кратковременной памяти достаточны слабые и кратковременные импульсы, для активизации долговременной памяти нужны более мощные и длительные стимулы. В первом случае выделяется меньше нейромедиаторов, а во втором, больше и они воздействуют на синапсы, увеличивая их.
У живых организмов потенциалы действий (электрические сигналы) проводят нервные волокна, а у растений роль нервных волокон выполняют “жилки” - проводящие пучки, пронизывающие все ткани и органы. По этим жилкам проводятся вода, минеральное питание и электрические сигналы. В живых организмах (в отличие от растений) имеется “диспетчерская”, откуда управляющие сигналы от внешних раздражителей поступает к различным органам. “Диспетчерская” это центральная нервная система, связанная с помощью аксонов с нейронами (кластерами, группами нейронов) различного типа: зрительными, обонятельными, слуховыми и др.
Пример. Рассмотрим такое явление (состояние), как жажда. Импульсы от рецепторов слизистой оболочки ротовой полости, желудка поступают при уменьшении концентрации воды в организме, при уменьшении объёма циркулирующей крови (известное явление жажды при ранениях). Эти импульсы передаются в промежуточный мозг и затем поступают в “центр реакции на жажду” - кластер нейронов в различных зонах гипоталамуса, объединённых друг с другом межнейронными связями. Затем они интегрируются и в “центре реакции на жажду” вырабатывается интегральный сигнал “тяга к воде”. При этом интегральная информация анализируется с целью коррекции регулируемых параметров организма (например, содержание воды и соли в клетках), вырабатывая адекватную работу почки, гормонального и нервного механизма (рис. 6).
Вода Центр реакции на жажду
Рецепторы Центральная нервная система
Кровь Симпатическая нервная система
Перераспределение крови
Рис. 6. Структура информационных и управляющих сигналов при жажде
Физико-химические реакции (клеточного метаболизма) осуществляются под управлением ферментов, структура которых записана в ДНК генов. Генетическая запись (информация) передаётся от ДНК к РНК, от РНК к белку, регулируя, помогая самоорганизовываться белковой структуре. Информация, записанная в виде последовательности нуклеотидов в ДНК гена, перезаписывается на молекулу РНК, а затем генерируется последовательность аминокислотных остатков, осуществляется синтез белка, создаётся первичная структура будущей молекулы белка и, наконец, определяется белковая структура, её функции. Синтез белка, клетки, клеточных структур - центральное событие в жизни организма. Считывание сообщений информационной РНК и их трансляция приводит к появлению в клетке молекул белка; информационные РНК способны кодировать белки.
Задачи и упражнения
ДНК человека можно представить себе как некоторое слово в алфавите Х={A, B, C, D}, где букве соответствует звено цепи ДНК (нуклеотид). Среднее число их равно примерно 1.51023. Считая, что ядро каждой из примерно 1013 клеток человеческого тела является хранителем генетической информации, оценить объем информации в теле человека.
Ресурсы человеческого мозга рассчитаны на переработку информации в 16 бит в сек. Какое количество информации перерабатывает человек за свою жизнь, если переработка информации идёт непрерывно в течение средней продолжительности жизни, которую принять равной 70 лет.
Человек способен различать примерно 130 градаций яркости. Определить, сколько бит необходимо, чтобы их закодировать, т.е. какой минимальной разрядности комбинации битов нужны для этого?
Время t реакции испытуемого на выбор предмета из имеющихся N предметов линейно зависит от log2N: t=200+180log2N (мс). По